多层铆接结构铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测

飞机多层金属铆接结构中铆钉周边裂纹的检测是无损检测领域中的一个难点和热点。基于脉冲涡流检测技术,设计检测探头,并对探头的激励线圈匝数、检测频率、接收传感器距铆钉距离等参数进行优化,研制一种使探头能够围绕铆钉进行旋转检测的装置。检测探头参数和传感器与铆钉之间的距离参数的变化对检测灵敏度的影响较大。旋转装置检测时:激励匝数为180匝、检测频率为100 Hz、探头与铆钉距离4 mm时,对于长度为1、2 mm的铆钉孔周边裂纹检测效果较好;对于长度大于2 mm的铆钉孔周边裂纹,探头距离铆钉10 mm的时候检测灵敏度较高。利用旋转装置检测和纯手动检测的结果对比表明,旋转检测装置能够很好地抑制探头与铆钉之间的距离变化带来的对信号的干扰,减少伪缺陷并提高检测效率。     

基于多指标正交实验的涡流探头优化设计

为研究涡流检测探头各参数对检测性能的影响,以点式涡流探头为例,探索以最少的试验次数,获得尽量多的有用信息的涡流探头实验设计方法。试验选取了影响探头性能的主要因素———频率、线圈匝数、磁芯直径、线圈外径,以多指标正交实验为基础,通过试验数据的综合水平分析,找出各因素主次及最优参数水平组合。优化设计结果证实:影响涡流检测质量的主要因素是检测频率,综合性能最高的配置是检测频率20 kHz、匝数20匝、磁芯直径2 mm、外径4 mm;优化参数配置方案具有可行性和有效性。     

用于钢轨裂纹检测的铁基非晶合金涡流探头研究

在震动冲击及加工缺陷共同作用下,钢轨经过长时间的疲劳运行易造成疲劳裂纹,为对其进行有效检测,设计一种用铁基非晶合金作为磁芯的涡流探头,探头由激励线圈、检测线圈组成。通过试验,对线圈各参数进行优化,以提高灵敏度,增强其抗干扰能力。通过大量试验和实践检测表面,涡流探头可检测出钢轨裂纹。     

基于多线圈激励的深裂纹涡流定量检测方法

为了提高深裂纹涡流定量检测能力,在Janousek等人提出的多线圈激励涡流检测探头的基础上,通过改变各激励线圈的电流大小和相位,可以更好地抑制表面涡流,提高涡流的渗透能力。数值计算结果表明,改进方法可进一步提高深裂纹涡流定量检测能力。     

基于有限元法的涡流传感器设计

针对某特殊形状输油管的涡流检测需求,提出了弧形线圈涡流探头的设计思路。建立了输油管及探头的有限元模型,实现了单个线圈不同尺寸、不同匝数、不同激励频率下试件有／无裂纹情况下阻抗的仿真计算,给出了阻抗相对变化率。试验结果表明,有限元仿真研究与实际结果有较好的一致性,可用于指导特殊涡流传感器的设计。     

铝合金构件R角缺陷的涡流检测探头设计及试验研究

针对传统的涡流检测探头难以检测L型铝合金构件R角区域裂纹问题,研制了铝合金裂纹涡流检测探头。根据现场检测工况,设计了与R角区域有效贴合的探头外壳,并且结合R角区域裂纹的分布特点,提出了适用于检测铝合金表面及近表面裂纹的绝对式探头;通过ANSYS仿真软件建立涡流检测有限元模型,分析激励频率对涡流场强度分布的影响规律;进行了检测工艺参数的优化试验,确定了最佳激励参数。仿真和试验结果表明,激励频率与涡流场强度、信号幅值之间的整体变化规律一致;在200 kHz激励频率下,信号幅值与裂纹深度之间存在良好的线性关系;现场检测结果和原位金相分析结果证实了所研制铝合金裂纹涡流检测探头的有效性和可靠性。     

小径管周向裂纹涡流传感器几何参数优化

为解决传统探头检测小径管周向缺陷时,易出现漏检或耗时长的缺点,设计了一款针对此类缺陷的涡流探头。通过有限元仿真和试验的方法对探头的几何参数进行优化,分析了磁性材料厚度、宽度,激励线圈线径以及匝数对小径管周向缺陷检测的影响,为优化探头检测性能提供参考。制作新型探头与传统涡流探头对标准缺陷进行检测试验,发现在检测周向缺陷时,制作的探头比常规探头的检测能力更强。     

飞机多层结构铆钉周围裂纹脉冲涡流检测传感器参数优化

飞机多层结构铆钉周围埋藏裂纹检测是无损检测领域的一个难点和热点,脉冲涡流能够对这种裂纹进行有效的检测。针对这种缺陷检测,本研究采用了一种双激励线圈且用隧道磁电阻(TMR)为接收的新型探头。双激励源反向联接,激励电流不至于过大,但磁场却能达到局部聚焦的作用。通过大量试验对该传感器参数进行优化选择,以提高传感器的检测灵敏度。试验结果表明:当激励线圈绕制180匝、两激励线圈间距为20~30 mm、单个线圈水平夹角为60°~90°、且TMR位于裂纹正上方时探头的检测灵敏度最大。该研究结果可为飞机多层结构铆钉周围裂纹脉冲涡流检测探头设计提供参考。     

铝合金焊缝裂纹涡流检测系统设计及试验研究

针对铝合金焊缝表面及近表面裂纹缺陷涡流检测时缺陷信号难于识别问题,开发了基于ARM的铝合金焊缝裂纹涡流检测系统,设计研制了铝合金焊缝涡流检测探头,开展了带有预制裂纹的铝合金焊缝涡流检测试验。试验结果表明:利用研发的铝合金焊缝涡流检测系统及探头能够有效实现对铝合金焊缝表面及近表面裂纹的检测和判别,其中噪声信号阻抗图平行于实部分量轴线,缺陷信号阻抗图呈现"8字"形且和噪声信号具有较大的相位差,具有较高的信噪比。对非铁磁性材料焊缝的涡流检测系统的开发和探头的研制具有一定的工程应用价值。     

铜覆钢涡流检测探头优化设计与研究

为了提高涡流检测技术对铜覆钢表面及近表面的检测灵敏度,针对探头与铜覆钢的同轴度状态、激励信号频率、探头线圈的匝数及宽度探头等变量对铜覆钢涡流检测过程造成的影响,从同轴度矫正和探头参数优化的角度对铜覆钢涡流检测探头进行设计。利用数值仿真技术从理论上确认探头与铜覆钢的同轴度对涡流检测效果的影响。设计制作直径可调铜覆钢专用检测探头,可检测出铜覆钢材料中深度为0.1 mm的近表面缺陷。采用正交实验方法研究不同因素对涡流检测探头的影响程度。结果表明,铜覆钢涡流检测探头激励频率为25～35 kHz时,探头对于铜覆钢缺陷的检测灵敏度最高。因此,通过改善探头结构、优化探头参数,可提高铜覆钢涡流检测灵敏度。     

飞机铆接结构的远场涡流传感器设计及试验研究

飞机的结构件在铆接时存在铆接误差与应力集中,且在疲劳载荷的作用下容易产生疲劳裂纹,影响飞机的飞行安全性。针对铆接结构的隐藏缺陷,现有技术难以检测,而远场涡流检测技术不受集肤效应的限制,对铆接结构缺陷的检测具有潜在优势。本研究对铆接结构的隐藏缺陷开展远场涡流检测试验研究,从远场涡流检测理论出发,研究激励/检测线圈距离、匝数与检测频率、灵敏度的关系,在此基础上优化远场涡流传感器的激励参数。结果表明:当激励线圈的匝数为1 000,可感生出较强的涡流场;由于检测线圈采用的是差分形式,当检测线圈距离为7 mm时,检测信号幅值最大,且根据幅值特性或相位特性任一个信号,可准确对缺陷进行定位。     

铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测仿真研究

为了分析阵列涡流传感器扫查不同位置表面横向裂纹时的线圈输出信号特征,以及焊缝受热区金属材质变化对线圈输出信号的影响,建立铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测的三维有限元模型。结果表明:当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5mm时,裂纹长度与线圈感应电动势的波峰幅值呈单调递增关系,探头扫查侧面裂纹时的线圈感应信号总是大于正上方裂纹;焊接所引起的5A06铝合金材料电导率减小会使线圈的感应电动势幅值增大,且当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5 mm时,裂纹长度越大,电导率减小在裂纹检测时对线圈输出信号的影响越小。     

铝蜂窝内腐蚀缺陷的脉冲涡流检测传感器参数优化

铝蜂窝内腐蚀缺陷的检测一直是无损检测领域的一个难点和热点。脉冲涡流检测技术对腐蚀缺陷十分敏感,采用该技术对铝蜂窝内腐蚀缺陷进行检测,设计了一种双激励的U型探头,并用TMR芯片接收信号。通过大量试验对U型探头模型、激励线圈匝数、TMR接收位置、激励频率和占空比进行了优化选择,确定了U型探头检测铝蜂窝内腐蚀缺陷的最优参数,使U型探头检测灵敏度达到最高。     

多层管HIP焊接界面脱粘涡流检测数值模拟研究

采用热等压焊接(HIP)的界面焊接多层管是托卡马克装置换热结构典型部件,其界面焊接不良或脱粘会严重影响材料的传热性能。针对多层管HIP焊接界面裂纹的涡流检测问题,本研究基于退化向量位(Ar)涡流检测分析程序数值模拟分析了双功能DF Bobbin涡流探头的检出性能。数值计算结果表明,对于较大界面脱粘缺陷,基于DF Bobbin探头的涡流检测是可行的。探讨了探头参数(包括探头线圈间距、宽度及外径)与检测性能的相关性,为优化检测探头提供了依据。     

脉冲涡流无损检测技术在裂纹定量中的应用

脉冲涡流是近几年发展起来的一种无损检测技术。与传统涡流不同，脉冲涡流用一个脉冲电流来激励线圈，对检测探头感应的时域瞬态响应信号进行分析，选用信号的峰值、过零时间和峰值时间来对裂纹进行定量检测。对表面和近表面裂纹的长度和深度进行了定量检测，提出了辨别表面和近表面裂纹的公式。试验证实，脉冲涡流只需一次扫描就可对被测试件上不同深度的裂纹实现定量检测，因此具有广阔的应用前景。     

基于双切向涡流的阵列探头设计及仿真

承压类特种设备在石油化工等行业应用广泛，然而，出于防腐等需要，承压设备外常涂有涂层，给检测带来了难度。针对涡流检测技术在带涂层检测中的应用，提出了一种基于双切向涡流的阵列探头，并对其阵列单元的性能和阵列探头的整体结构进行分析和设计。理论分析表明，所提出的阵列单元可消除激励线圈到接收线圈直接耦合信号的影响，同时，该探头能够同时实现对不同长度和不同角度裂纹的定量分析，进而提高裂纹的检测精度。此外，为减小提离效应对检测结果的影响，设计了带有弹簧的阵列探头结构，弹簧始终处于压缩状态，以保证在检测过程中探头的提离最小，该研究可为带涂层设备的检测提供一定技术支持。     

脉冲涡流圆柱型探头参数的优化设计

介绍了脉冲涡流检测的工作原理。通过有限元对圆柱型探头不同参数的线圈周围磁场和被检试件中感生涡流的分布进行了仿真,得出了扁平型的激励线圈产生的磁通量能够有效地渗透到被检试件的内部,有利于系统检测灵敏度的提高。通过不同激励频率在试件中的涡流密度、渗透深度的分析,能够根据脉冲涡流检测对象,得到探头中所用的最佳工作频率,为脉冲涡流探头的实际检测奠定基础。     

阶梯轴部件自动涡流检测系统设计及试验

针对MOCVD设备用阶梯轴类部件表面缺陷的自动涡流检测难题，开发了阶梯轴部件专用自动涡流检测系统，研制了涡流探头的自适应辅助装置，开展了阶梯轴部件对比试样和表面缺陷的自动涡流检测试验研究。试验结果表明，使用研制的涡流探头自适应辅助装置配合自动扫查系统可有效消除提离效应对涡流信号的影响，实现MOCVD设备用阶梯轴部件表面裂纹缺陷、划伤缺陷以及磕伤缺陷的快速自动涡流检测，同时显著提高阶梯轴部件涡流检测的效率，该系统有望应用于复杂阶梯轴部件的自动涡流检测。     

涡流阵列探头技术在螺栓探伤中的应用

采用实验型和数值型相结合的方法,确定了涡流阵列式探头的参数,实现了对螺栓头杆结合部周向裂纹快速、准确地检测。解决了传统涡流检测方法对螺栓头杆结合部周向裂纹误检率高的问题。相比于涡流单探头,涡流阵列式探头使用寿命更长,机械设计也更为简单。     

内窥涡流一体化综合检测仪研制及在某航空发动机上的应用

介绍了新研制的全内置便携式内窥涡流一体化综合检测仪的工作原理及结构。该仪器通过硬件和软件的设计,合理地将多频涡流检测与视频内窥镜检测两大功能融合在一起,并研制了一套超小型一体化内窥涡流探头,成功应用于检测飞机发动机篦齿盘均压孔和叶片裂纹。